【導(dǎo)讀】在當(dāng)今信息技術(shù)飛躍發(fā)展的時代，物聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)今熱門的研究方向之一，所謂物聯(lián)網(wǎng)的組成主體就是我們所說的傳感器網(wǎng)絡(luò)。微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，推動了低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等多種功能。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三要素。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)引起了全世界范圍的廣泛關(guān)注，最早開始無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的是美國軍方。未來的人們將通過遍布四周的傳感器網(wǎng)絡(luò)直接感知客觀世界，從而極大地擴展網(wǎng)絡(luò)的功能和人類認(rèn)識世界的能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種無中心節(jié)點的全分布網(wǎng)絡(luò)。通過隨機投放的方式，眾多傳感器節(jié)點被密集部署于監(jiān)控區(qū)域，它們通過無線信道相連，自組織的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這一點類似于無線Adhoc網(wǎng)絡(luò)。由于目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)還不是相當(dāng)成熟，所以這其中有很多技術(shù)難題還亟待解決。

　　

【正文】 set ragent [newAgent/Protoname[$nodenodeaddr]] $self at $ragentstart $node set ragent_ $ragent return $ragent }（9） queue/ void PriQueue::recv(Packet*p,Handler*h) { Struct hdr_cmn *ch=HDR_CMN(p)。 if(Prefer_Routing_Protocols){ switch(chptype()){ casePT_MESSAGE: casePT_AODV: casePT_PROTONAME: //在此處作相應(yīng)修改 recvHighPriority(p,h)。 break。 default: Queue::recv(p,h)。 } } else{ Queue::recv(p,h)。 } }在完成上述相應(yīng)的改動之后，還需要很重要的一步，那就是Makefile，首先，要在NS2目錄下的Makefile文件的編譯規(guī)則中加入如下編譯規(guī)則： OBJ_CC=\ tools/\ 此處為編譯后生成可執(zhí)行文件的規(guī)則 protoname/\ ... $(OBJ_STL)之后，需要在NS2中輸入以下命令，： 清空NS2中已經(jīng)編譯好的協(xié)議 重新make之后的最終結(jié)果（）已經(jīng)被Remove掉了。，在控制臺中輸入make命令后編譯完成時的最終結(jié)果（由于輸入make命令并回車之后馬上進(jìn)入編譯狀態(tài)以致輸命令的后執(zhí)行瞬間難以捕捉，因此在此略去輸入make命令回車后的瞬時截圖）。經(jīng)過以上的步驟之后，新的路由協(xié)議就在NS2中添加成功了。之后我們便可以利用NS2來仿真新加入的路由協(xié)議并對結(jié)果進(jìn)行分析。本次設(shè)計中仿真的DSR路由協(xié)議的文件結(jié)構(gòu)與基本的路由協(xié)議的文件結(jié)構(gòu)稍有差別，它們分別是：，，，，，，，，，，。但是協(xié)議的添加過程還是與以上所說相一致的，這主要是根據(jù)源路由的一些特點來將路由代碼分解的，使讀者能夠更直觀地理解DSR路由，而且從代碼的文件名也可以初步理解文件的功能。 Trace文件一般格式分析目前，無線模擬的Trace支持使用CMUTrace格式和修訂版的無線Trace格式。CmuTrace對象有三種類型，分別是：CMUTrace/Drop、CMUTrace/Recv、CMUTrace/Send。在無線仿真時，這三類對象用來記錄由代理、路由器、MAC層或接口隊列產(chǎn)生的丟失、接收和發(fā)送分組的事件信息。具體的實現(xiàn)代碼位于：~ns/trace.{cc,h}和~ns/tcl/lib/。下面是一個舊版的無線Trace的例子：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 s _8_ RTR 1 DSR 32 [13a f 14 800] [8:255 20:255 254 15] 該例子中只是截取了一部分比較常用的部分進(jìn)行分析，并不是真實的Trace完整格式，完整的Trace格式將會在仿真結(jié)果中給出，下面介紹一下上述11個字段的含義：(1)事件類型：無線Trace共有四種事件類型，分別為：s：發(fā)送分組，r：接收分組，d：丟棄分組，f：轉(zhuǎn)發(fā)分組；(2)事件發(fā)生的時間；(3)處理該事件節(jié)點的ID；(4)Trace名稱：常見的有三種，分別是：RTR，路由層Trace；AGT，代理Trace；MAC，MAC層Trace；(5)“”分隔符；(6)分組ID；(7)分組類型；(8)分組大小，單位字節(jié)；(9)[發(fā)送節(jié)點在無線信道上發(fā)送該分組所期望的時間值，用16進(jìn)制表示□□接收節(jié)點的MAC地址□□發(fā)送節(jié)點的MAC地址□□MAC層封裝的分組類型：例如：0x800表示IP分組，0x806表示ARP分組]；(10)“”為分隔符；(11)[發(fā)送分組的源IP地址：格式為：節(jié)點號：端口號□□接收分組的目的IP地址：格式為：節(jié)點號：端口號□□分組的TTL值□□源節(jié)點到目的節(jié)點的跳數(shù)]；： DSR路由仿真后生成的部分Trace文件以圖中的第一行結(jié)果為例，分組序列號為152，里面承載的業(yè)務(wù)類型為cbr業(yè)務(wù)，分組大小為1000，由于發(fā)送的是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分組，不是路由發(fā)現(xiàn)分組，所以分組期望時間值、源節(jié)點、目的節(jié)點MAC地址以及MAC封裝的分組類型是不必關(guān)心的，因此顯示[0 0 0 0]，源節(jié)點號為8，目的節(jié)點號為20，所使用的端口號都為0，另外，筆者在仿真程序中加入了能量計算機制，也就是說節(jié)點在進(jìn)行一次固定的發(fā)射和接收后所剩余的能量是能夠顯示出來的，從Trace文件中也可以明顯地看到energy這個字段，energy后面所接的就是節(jié)點的剩余能量。由于傳感器節(jié)點對能量要求很高，所以在分析其路由的時候必須關(guān)注其能量變化，以判斷不同路由協(xié)議的性能，以便在今后從能量的角度對路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。接下來介紹一下新版格式的Trace文件，改格式相對于舊版的Trace格式的優(yōu)點是內(nèi)容更加全面。下面是一個新版的Trace文件的格式：r t Hs 15 Hd 1 Ni 15 Nx Ny Nz Ne Nl MAC Nw Ma 0 Md ffffffff Ms 4 Mt 800 Is Id It DSR Il 48 If 0 Ii 751 Iv 32 P dsr Ph 2 Pq 1 Ps 2 Pp 0 Pn 2 Pl 0 Pe 00 Pw 0 Pm 0 Pc 0 Pb 00 這個新的Trace方法的分為以下幾個域：（1）時間域：在以上的Trace中，第一個域描述了在節(jié)點處發(fā)生事件的類型，可能的類型與舊版本相同；（2）通用標(biāo)簽：第二個域以t開始象征著時間或?qū)θ值脑O(shè)定：t time t* global setting；（3）節(jié)點屬性標(biāo)簽：這個域表示節(jié)點的屬性，比如節(jié)點ID，跟蹤的等級是在代理，路由或MAC。標(biāo)簽以N起頭，結(jié)構(gòu)基本的字段釋義如下：Ni：節(jié)點idNx Ny Nz：節(jié)點坐標(biāo)Ne：節(jié)點能量等級Nl：節(jié)點Trace等級，如AGT，RTR，MACNw：事件發(fā)生的原因（4） IP層的分組信息：這個領(lǐng)域的標(biāo)簽以一個處在第一位的“I”為開始并列舉出了如下的解釋： Is：源地址，源通道數(shù) Id：目的地址，目的通道數(shù) It：信息包類型 Il：信息包大小 If：溢出ID Ii：唯一ID Iv：TTL值 （5）下一跳信息：這個域提供下一跳的信息和以一個處于第一位的“H”為開始的標(biāo)簽，具體解釋如下： Hs：節(jié)點的ID Hd：面向目的的下一節(jié)點的ID （6）MAC層的分組說明：這個域提供MAC層信息并以一個處于第一位的“M”為開始，如下所示： Ma：持續(xù)時間 Md：dst的以太網(wǎng)地址 Ms：src的以太網(wǎng)地址 Mt：以太網(wǎng)的類型 （7）應(yīng)用層的分組說明：在應(yīng)用層的分組信息中包括：應(yīng)用類型，如ARP、TCP；路由協(xié)議的類型，例如DSR、DSDV、AODV、TORA等。上述這些類型被跟蹤。這個域包括一個以“P”為開頭，很多不同的應(yīng)用標(biāo)簽，解釋如下： P dsr：DSR路由協(xié)議 Pq：路由請求標(biāo)志 Ps：源地址 Pp：路由應(yīng)答標(biāo)志 Pn：遍歷的節(jié)點數(shù) Pl：應(yīng)答長度 Pe：源節(jié)點的源路由目的節(jié)點的源路由 Pw：錯誤報告標(biāo)志 Pm：源MAC地址 Pc：指向報告對象 Pb：從鏈路A到B的鏈路錯誤 ： DSR路由仿真后生成的部分Trace文件作為對比，筆者截取了與舊格式相同行的文件，同樣以圖中的第一行結(jié)果為例，說明了節(jié)點8（坐標(biāo)為872，438，0），分組序列號為152，里面承載的業(yè)務(wù)類型為cbr業(yè)務(wù)，分組大小為1000，同樣，由于是業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)分組，不需要關(guān)心以太網(wǎng)地址，所以M以后的內(nèi)容都為0，源節(jié)點號為8，目的節(jié)點號為20，所使用的端口號都為0。由于新的Trace格式比較詳細(xì)，在分析時不能以截圖的方式完整的呈現(xiàn)出來，因此本次仿真仍采用舊的Trace格式。 Nam文件的使用Nam是Network Animater的縮寫，經(jīng)常與NS2模擬器配合使用，通過動畫演示來展示網(wǎng)絡(luò)運行情況。Nam是基于Tcl/Tk的動畫顯示工具，用于演示網(wǎng)絡(luò)運行動畫，例如網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，包傳輸和隊列管理等。Nam的功能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模擬軟件或真實環(huán)境里的特定格式的trace輸出文件來運行動畫，例如Trace文件常常來自NS2模擬器或者Tcpdump軟件的輸出。當(dāng)然，任何其他軟件只要按照Nam要求的數(shù)據(jù)格式輸出，同樣可以利用Nam來進(jìn)行動畫演示。 Nam用戶界面啟動Nam后，出現(xiàn)Nam的主界面。 Nam的主界面，右邊的窗口為信息顯示窗口，它顯示了Nam的版本等信息，左邊的窗口是用戶操作窗口，自上而下依次為：第一塊，菜單選項以及Nam文件名；第二塊，左邊為控制列，它可以進(jìn)行運行、停止、想前后快轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)等操作，中間顯示的是已運行時間，最后為運行速率調(diào)節(jié)，默認(rèn)Step為2ms；第三塊，主顯示區(qū)域，在其中進(jìn)行動畫的演示，左邊為看設(shè)置按鈕，可進(jìn)行放大、縮小等操作；第四塊，時間軸，從中可以看到運行階段；第五塊，備注區(qū)，用于描述事件與其發(fā)生的事件，雙擊備注區(qū)的備注注釋，可以使動畫時間跳到備注被記錄的時間，右鍵單擊后，備注區(qū)顯示三個選項，[Add]——新增備注，[Delete]——刪除所指的備注，[Info]——跳出視窗，顯示所有的備注。 Nam的主要構(gòu)件在Nam的動畫中，主要由以下元件構(gòu)成：（1）節(jié)點（node）：其屬性有顏色、形狀、標(biāo)記、標(biāo)記顏色、標(biāo)記位置與記號的新增和刪除。相關(guān)NS2命令語法如下：$node color [color] 。設(shè)定節(jié)點的顏色$node shape [shape] 。設(shè)定節(jié)點的形狀$node label [label] 。設(shè)定節(jié)點的名稱$node labelcolor [color] 。設(shè)定節(jié)點顯示名稱的顏色$node labelat [ldirection] 。設(shè)定節(jié)點名稱的顯示位置$node addmark [name] [color] [shape] 。為節(jié)點新增記號$node deletemark[name]。刪除節(jié)點記號（2） 代理（agent）：提供節(jié)點不同的通信協(xié)議狀態(tài)，代理的名稱為其唯一的標(biāo)識，圖形以方塊內(nèi)含名稱表示，且將其與對應(yīng)節(jié)點連接。（3） 鏈路（link）：表示連接節(jié)點的實體鏈路，系統(tǒng)預(yù)設(shè)為兩條單工的鏈路，使用者可以修改為一條雙工的鏈路，其屬性有方向、顏色、標(biāo)記與標(biāo)記顏色。相關(guān)NS2命令語法如下： $ns duplexlinkop [node1] [node2] color [color]。設(shè)定鏈路方位 $ns duplexlinkop [node1] [node2] labelcolor [color]。設(shè)定鏈路標(biāo)記顏色 $ns duplexlinkop [node1] [node2] label [label]。設(shè)定鏈路標(biāo)記$ns duplexlinkop [node1] [node2] orient [orientation]。設(shè)定鏈路方位（4） 隊列（queue）：建立于兩節(jié)點間，對應(yīng)雙工鏈路其中的一邊，圖形一排隊中的數(shù)據(jù)包堆棧顯示，其屬性有隊列位置，相關(guān)NS2命令語法如下：$ns duplexlinkop queuePos [position]。設(shè)定隊列位置（5）數(shù)據(jù)包（packet）：圖形以有箭頭區(qū)塊顯示，箭頭方向表示數(shù)據(jù)包的流向，隊列數(shù)據(jù)包以小方塊顯示，被丟棄的數(shù)據(jù)包會慢慢的旋轉(zhuǎn)下落，消失于熒幕邊界，由于Nam的設(shè)計，在回轉(zhuǎn)時不顯示丟棄的數(shù)據(jù)包。 DSR路由仿真設(shè)計 在進(jìn)行路由仿真之前，我們必須對 仿真過程進(jìn)行初步地設(shè)計，這包括兩部分：一是對路由實現(xiàn)調(diào)用過程的分析，即對發(fā)送和接收分組過程的分析以及對路由內(nèi)部各文件之間的調(diào)用過程的分析，這對應(yīng)NS2仿真的后臺部分；而是對路由場景的設(shè)計，即對所能直觀看出的部分做出設(shè)計，這一部分是對網(wǎng)絡(luò)實際情況的模擬，對應(yīng)NS2仿真的前臺部分。根據(jù)在第四章中介紹的DSR路由的原理，可知DSR路由主要包括路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)兩個主要的過程，而這兩個過程中更主要的是路由發(fā)現(xiàn)過程，下面對DSR路由在路由發(fā)現(xiàn)過程中發(fā)送和接收分組的情況進(jìn)行以下說明，畫出的節(jié)點使用DSR路由發(fā)送分組和接收分組的具體流程圖。在發(fā)送方分組時，節(jié)點首先判斷是不是DSR分組，若是，進(jìn)行處理，則反之，將不會進(jìn)行發(fā)送處理；之后判斷目的地址是否為本機，若是，則將分組插入到發(fā)送緩沖區(qū)，再判斷路徑請求表中是否存在該節(jié)點，若是，則處理結(jié)束，否則，進(jìn)行路徑發(fā)現(xiàn)，如果路徑發(fā)現(xiàn)成功，則處理結(jié)束，不成功，則丟棄該分組，之后處理結(jié)束；如果目的地址不是本機，則節(jié)點判斷是否存在到目的節(jié)點